THUYẾT MINH Đồ án môn học Nền Móng GVHD Phạm Ngọc Tân THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC NỀN MÓNG Đề bài STT 33 Số liệu tính toán đồ án môn học nền móng Địa chất D1, D10 Công trình tải trọng S2B2 (980; 110; 12.
Trang 1THUYẾT MINH
ĐỒ ÁN MÔN HỌC NỀN MÓNG
Đề bài: STT: 33
Số liệu tính toán đồ án môn học nền móng:
Địa chất: D1, D10
Công trình tải trọng: S2B2 (980; 110; 12)
Tải trọng tính toán:
) ( 12
) ( 110
) ( 980 0
0
0
KN Q
KNm M
KN N
tt
tt
tt
Mặt bằng công trình S2
Thiết kế móng dưới cột trục B và trục 2
Phương án 1: móng đơn
Địa chất công trình: D1
Bỏ qua mực nước ngầm
Phương án 2: móng cọc đài thấp
Địa chất công trình: D10
*Lớp tôn nền: htôn nền = 450 (mm)
- Các chỉ tiêu cơ lý của đất D1 như sau:
Địa
chất
Tên
đất
h (m)
W (%)
W nhảo
(%)
W dẻo
(%)
γ (kN/m 3 ) Δ
φ ( 0 )
C (kN/m 2 )
E (kN/m 2 )
D1
Đất
-Cát
Cát
BẢNG SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT MÓNG NÔNG
Bảng quang hệ e – p
Trang 2Trong đó công thức: 0 10,01 1
w
e
1 Bỏ qua mực nước ngầm
2 Hệ số rỗng tự nhiên được tính toán từ các giá trị vật lý đã cho
3 Hệ số rỗng e1 ứng với cấp tải p1 = 100 (kN/m2)
e2 ứng với cấp tải p2 = 200 (kN/m2)
e3 ứng với cấp tải p3 = 300 (kN/m2)
e4 ứng với cấp tải p4 = 400 (kN/m2)
Công trình tải trọng B2S2 là công trình có mặt bằng như sau:
E D C B A
MẶT BẰNG CÔNG TRÌNH S2
PHƯƠNG ÁN I
Địa
chất
Lớp đất
Quan hệ e-p
D1
Đất
-Cát pha e0 0,706 0,690 0,680 0,676 Cát
mịn e0 0,560 0,556 0,550 0,546
Trang 3THIẾT KẾ MĨNG NƠNG TRÊN NỀN ĐẤT THIÊN NHIÊN
1 Xác định tải trọng truyền xuống đỉnh mĩng:
Tải trọng tác dụng lên mĩng:
) ( 12
) ( 110
) ( 980 0
2 0
0
KN Q
KNm M
KN N
tt
tt
tt
*Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên đỉnh mĩng:
n
N N
tt tc
17 , 852 15 1
980
0
KNm n
M M
tt
15 1
110
0
KN n
Q Q
tt
15 1
12
0
2 Đánh giá điều kiện địa chất công trình, địa chất thuỷ văn của khu đất xây dựng:
Đánh giá nền đất:
Dựa vào kết quả bảng “báo cáo kết quả khảo sát địa chất công trình” từ đó ta lập được bảng chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất nền
Mặt cặt cắt địa chất khu vực đặt móng công trình:
Đất Đắp h=1.5m
Cát Pha h=4m
Cát Mịn Rất dày
1
2
3
Tên và trạng thái từng lớp:
- Lớp số 1: Đất đắp.
Trang 4 Chiều dày lớp đất: 1,5m.
Lớp đất đắp thuộc lớp đất yếu không cần xét đến trạng thái đất
- Lớp số 2: Cát pha.
Độ ẩm tự nhiên W % : 24%
Giới hạn nhão Wnh (%) : 26%
Giới hạn dẻo Wd(%) : 22%
Dung trọng tự nhiên γ : 19 (T/m3)
Tỉ trọng hạt Δ : 2,65
Góc ma sát trong φ(0) : 22 (0)
Lực dính C : 24 (kN/m2)
Đánh giá trạng thái của đất theo chỉ tiệu độ sệt B:
5 , 0 22 26
22 24 Wd -Wnh
Wd
W
B
Nhận xét: 0,25 < B ≤ 0,5 =>Đất thuộc nhóm sét pha ở trạng thái
dẻo
Tính e02 cho lớp đất thứ 2:
Ta có: Δ=2,65; W%=24%; γn=10 (KN/m3);
Vì đất có độ ẩm là độ ẩm tự nhiên nên: γw= γ=19 (KN /m3)
19
24 01 , 0 1 10 65 , 2 1 01
, 0 1
w
e
Kết luận: Dựa vào các chỉ tiêu độ sệt B=0,5 đây là loại đất sét pha ở trạng thái dẻo mềm, hệ số rổng e= 0,729 có phần trăm hạ sét từ 10% - 30%, là lớp đất trung bình có thể làm móng cho công trình
- Lớp số 3: Cát mịn
Chiều dày lớp đất chưa kết thúc trong phạm vi khảo sát
Tính e03 cho lớp đất thứ 3:
Ta có: Δ=2,64; W%=10%; γn=10 (KN/m3);
Vì đất có độ ẩm là độ ẩm tự nhiên nên: γw= γ=18,5 (KN /m3)
5 , 18
10 01 , 0 1 10 64 , 2 1 01
, 0 1
w
e
Đất thuộc nhóm cát mịn ở trạng chặt vừa có hệ số rỗng e = 0,570
có phần trăm hạ sét từ 10% - 30%, là lớp đất có thể làm móng cho công trình
Địa chất thủy văn:
Với các chỉ tiêu đã được tính toán ở các lớp đất nhìn chung lớp dất 2 và 3 đều là các lớp đất có thể làm nền móng chó công trình, có thể làm móng bê tông thép Để đảm bảo chiều sâu chôn móng thích hợp, ta đạt móng ở lớp đất thứ 2
Bố trí công trình
Để đảm bảo về quy hoạch tổng thể và thiết kế, đồng thời cũng đảm bảo an toàn Ta chọn và bố trí công trình nằm trên vị trí lỗ khoang để các lớp đất làm nền móng công trình gần sát với thực tế khi khảo sát địa chất và tình toán
Trang 5 Điều kiện địa hình.
Địa hình mặt bằng đã được sang lấp bằng phẳng do đó ta lấy mặt đất tự nhiên làm chuẩn cốt ±0.000
Địa
chất
Lớp đất
Quan hệ e-p
D1
Đất
-Sét pha 0,729 0,706 0,690 0,680 0,676 Cát
trung 0,570 0,560 0,556 0,550 0,546
3 Chọn chiều sâu chôn móng h:
Ta Chọn chiều sâu chôn móng h=2 m Vì phải đặt móng vào lớp đất tốt thứ 2 lớp cát pha và phải chôn vào lớp đất đó ≥ 0,3m
4 Xác định sơ bộ kích thước đáy móng b x l:
Kích thước đáy móng thường được chọn sao cho nền thỏa mản trạng thái giới hạn 2 nên được tính toán với tải tiêu chuẩn: N0tc, M0tc, Q0tc.
- Giả sử chọn chiều rộng đáy móng: b 2m.
Tra bảng 3-1 “Hướng dẩn đồ án nền móng” có m1 = 1,2; m2 = 1
Các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo kinh ngiệm trực tiếp Ktc = 1
Diện tích sơ bộ ở đáy móng:
hγ*=(15,51,5)+(190,5) = 32,75 (KN/m2)
04 , 6
44 , 3
61 , 0
D B A
K
m m
1 2 *
0 , 61 2 19 3 , 44 32 , 75 6 , 04 24 336 , 96
1
1 2 , 1
tc
Diện tích sơ bộ ở đáy móng:
91 , 2 2 22 96 , 336
17 , 852
0
h R
N F
tb tc
tc sb
Chọn hệ sốK F, K n:
980
5 , 0 12 110
0
0
tt tt N
h Q M e
KF= (1+e)÷(1+2e) = (1,118 ÷ 1,236) Chọn K F=1,2; K n=1,2.
Tính và chọn b:
Trang 6 Bề rộng móng: 1 , 71
2 , 1
91 , 2 2 , 1
KF
n
sb
K
F
Chọn b = 1,7 (m)
Chiều dài đáy móng: l K nb 1 , 2 1 , 7 2 , 04 (m)
Chọn chều dai đáy móng: l 2 (m)
Sơ bộ chọn kích thước đáy móng: b x l = 1,7 x 2 (m2)
Kiểm tra điều kiện ổn định nền:
tc tb
tc tc
tc tc
R P
P
R P
0 2 , 1
min max
l
e l
b
N
tc tc
1
0
max
2
118 , 0 6 1 2 7 , 1
17 , 852
tc
l
e l
b
N
tc tc
1
0
min
2
118 , 0 6 1 2 7 , 1
17 , 852
tc
2
91 , 205 03 , 388 2
min
tc tc tc
tb
P P
K
m m
1 2 *
0 , 61 1 , 7 19 3 , 44 32 , 75 6 , 04 24 332 , 79
1
1 2 , 1
tc
m2)
Kiểm tra điều kiện ổn định nền:
min
max
332
332 0
91, 205
399,35 2,1
03, 388
m KN R KN P m KN P m KN R KN P tc tb
tc tc
Thỏa điều kiện ổn định nền với kích thước đã chọn
(bl) = (1,72) m2
5 Tính lún theo từng lớp phân tố:
- Xác định áp lực gây lún ở đáy móng:
264,22 75
, 32 97 , 296
Với: + P0= tc
tb
P = 296,97 (KN/m2) + γh= hγ*=(15,51,5)+(190,5) = 32,75 (KN/m2)
Áp dụng phương pháp tính lún theo các lớp phân tố, ta chia lớp đất dưới đáy móng thành các lớp phân tố có chiều dày đủ nhỏ:
- Chia nền thành các lớp phân tố nhỏ:
425 , 0 4
7 , 1
4
b
Trang 7Chọn hi=0,425 (m) + Lớp đất đắp: có chiều dày h=0 nên không có lớp phân tố nào + Lớp đất cát pha: có chiều dày h= 3,5m nên ta chia thành 8 lớp phân tố
h1=h2=h3=h4= h5= h6= h7 = h8 = 0,425 (m); h9 = 0,1 (m)
+ Lớp đất cát mịn rất dày nên ta chia:
hi= 0,425 (m) ( với i= 10, 11, 12….)
- Tính ứng suất do trọng lượng bản thân và tải trọng ngoài gây ra ở từng lớp phân tố:
+ Tại đáy móng:
75 , 32 5 , 0 19 5 , 1 5 , 15
2 2 1 1 0
22 , 264
0
gl z
- Ứng suất bản thân ở độ sâu z i: ( 1 )
i i bt z i
zi
- Ứng suất gây lún ở độ sâu z i: 0 0
i gl z
K0i phụ thuộc vào tỷ số l/b và z/b được tra bảng
Áp lực nén: +
2
) 1 ( 1
i z bt
zi bt i
+ zi
gl i
P2 1 ; Với
2
) 1
gl i
z gl zi gl
Dựa vào đường cong nén lún với áp lực P ta nội suy ra e1 và e2
* Tính độ lún theo công thức: i
n
i
e
e e
1 1
2 1
1
* Ta có biểu đồ đường cong nén lún của lớp đất thứ 2 và 3 như sau:
Trang 8Đường cong nén lún lớp đất thứ 2
Đường cong nén lún lớp đất thứ 3
0.690
0.680
0.676
0.706
0.729
P(KN/m2)
0.556
0.550
0.546
0.560
0.570
P(KN/m2)
Trang 90 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
264,22 207.41 200.54 148.76 107.80 80.59 61.30 47.82 37.78 36.20 29.59
32.75 40,83 48.90 56.98 65.05 73.13 81.20 89.28 97.35 99,25 107.11
BIỂU ĐỒ PHÂN BỐ ỨNG SUẤT GÂY LÚN VÀ ỨNG SUẤT BẢN THÂN
CỦA MÓNG M1
MĐTN
N M Q
2
3
1
11
12
BẢNG TÍNH LÚN THEO PHƯƠNG PHÁP CỘNG LÚN TỪNG LỚP PHÂN TỐ
STT ĐẤTLỚP Z i
b
L
b
Z i
0
-1 2 0,425 1,176 0,250 0,785 40,83 207,41 36,79 272,60 0,721 0,683 42,5 0,94
2 2 0,850 1,176 0,500 0,759 48,90 200,54 44,86 248,84 0,719 0,685 42,5 0,84
3 2 1,275 1,176 0,750 0,563 56,98 148,76 52,94 227,59 0,717 0,687 42,5 0,74
4 2 1,700 1,176 1,000 0,408 65,05 107,80 61,01 189,29 0,715 0,692 42,5 0,57
5 2 2,125 1,176 1,250 0,305 73,13 80,59 69,09 163,28 0,713 0,696 42,5 0,42
6 2 2,550 1,176 1,500 0,232 81,20 61,30 77,16 148,11 0,711 0,698 42,5 0,32
7 2 2,975 1,176 1,750 0,181 89,28 47,82 85,24 139,80 0,709 0,700 42,5 0,22
8 2 3,400 1,176 2,000 0,143 97,35 37,78 93,31 136,12 0,708 0,700 42,5 0,20
9 2 3,500 1,176 2,059 0,137 99,25 36,20 98,30 135,29 0,706 0,700 10 0,04
10 3 3,925 1,176 2,309 0,112 107,11 29,59 103,18 136,08 0,560 0,559 42,5 0,03
11 3 4,350 1,176 2,559 0,093 114,98 24,57 111,04 138,13 0,560 0,558 42,5 0,05
12 3 4,775 1,176 2,809 0,078 122,84 20,61 118,91 141,50 0,559 0,558 42,5 0,03
Ta thấy: 122 , 84 ( / ) 5 5 20 , 61 103 , 05 ( / 2 )
12
2
=> chiều sâu nén lún H A 4 , 775 (m)
Độ lún ồn định của nền duới đáy mĩng:
40 , 4
S (cm) < S gh 8 cm thỏa mãn độ lún tuyệt đối
6 Tính chiều cao mĩng:
Trang 10Chiều cao móng chọn sơ bộ theo điều kiện bền khi móng chịu uốn và kiểm tra lại điều kiện chống xuyên thủng của móng
Bê tông có cấp độ bền chiệu nén B20, nhóm thét AII
- Tính các giá trị: ac, bc
+Ta có: bc=0,25 (m)
+ Tính ac:
11 , 0 11500
980 3
, 1 3
,
b
tt c
c
R
N b
0 , 44
25 , 0
11 , 0
c
Chọn ac=0,45 (m) Vậy chọn kích thước cổ móng là ac x bc = 0,45 x 0,25
Chọn sơ bộ chiều cao móng theo điều kiện chịu uốn:
Theo điều kiện chịu uốn phương cạnh dài l:
- Ta có công thức:
b c
tt
R a
l P L
h
4 , 0 01
Trong đó:
+ ac = 0,45 (m)
2
45 , 0 2
l l c
+ Rb=11500 (KN/m2)
2
118 , 0 6 1 2 7 , 1
980 6
1
0
l
e l
b
N P
tt
2
118 , 0 6 1 2 7 , 1
980 6
1
0
l
e l
b
N P
tt
+ tt tt P tt P tt
l
L l P
P1 min max min
<=> 390 , 27 186 , 20 508 , 76
775 , 0
775 , 0 2 20 , 186
tt
2
76 , 508 27 , 390 2
1
tt tt
11500 45
, 0 4 , 0
2 52 , 449 775
, 0
Cường độ chịu uốn theo phương cạnh ngắn b:
Ta có công thức:
b c
tt tb R b
b P B
h
4 , 0
0
Trong đó:
+ bc = 0,25 (m)
Trang 11+ 0 , 725
2
25 , 0 7 , 1
+ Rb=11500 (KN/m2)
2
20 , 186 27 , 390 2
min
tt tt tt
tb
P P
11500 25
, 0 4 , 0
7 , 1 24 , 288 725
, 0
Từ (1) và (2) ta chọn h0 = max(h01; h02) =0,55 m
Vậy sơ bộ chọn: hm = h0 +0,05 = 0,6 (m)
Kiểm tra điều kiện chống xuyên thủng của móng:
Ta có điều kiện chống xuyên thủng của móng: Nxt ≤ Ncx
Lực chống xuyên thủng:
0
0 ) (
75 ,
N cx bt c
Trong đó:
+ Cường độ chịu kéo của bê tông: B20 Rbt=900 (KN/m2)
+ h0 = 0,55 (m)
+ bc= 0,25 (m)
N cx 0 , 75 900 ( 0 , 25 0 , 55 ) 0 , 55 297 (KN) (1)
Lực gây xuyên thủng: xt
tt
N *
Trong đó:
+
2
max 2
*
tt tt
P (KN/m2)
2
45 , 0 2
2
25 , 0 7 , 1
b b h
S xt bc x2, thiên về an toàn khi tính toán thì không trừ x2
S xt bc 1 , 7 0 , 23 0 , 39 (m2)
+ tt tt P tt P tt
l
C l P
P2 min max min
390 , 27 186 , 20 366 , 80
2
23 , 0 2 20 , 186
tt
2
27 , 390 80 , 366
*tt
N xt 378 , 54 0 , 39 147 , 63(KN) (2)
Vậy từ (1) và (2) ta thấy: Ncx > Nxt
Vậy móng không bị xuyên thủng
Vậy ta chọn chiều cao móng: hm = 0,6 (m)
Trang 12Pttmin Pttmax
45°
50 450
50 50
125 875
1000
2000
7 Tính thép cho móng:
a Tính theo phương cạnh dài l = 2 (m):
- Sơ đồ tính:
L
Trang 13- Mô men tương ứng với mặt ngàm I-I qua chân cột vuông góc với cạnh dài của đáy móng
2
max 1
2 6
tt tt
I I
M
Với:
) / ( 76 , 508
) / ( 27 , 390
2 1
2 max
m KN P
m KN P
tt tt
6
) 76 , 508 27 , 390 2 ( 775 , 0 7 ,
KNm
- Diện tích cốt thép số 1 chịu momen uốn M I-I là:
) ( 83 , 15 ) ( 1583 550
280 9 , 0
10 41 , 219 9
, 0
2 2
6 0
h R
M A
S
I I
Chọn Ф1=12 AII, 1 thanh có fa =1,131 (cm2)
- Số cây thép số 1 cần bố trí:
996 , 13 131 , 1
83 , 15
1
a
S
f
A
- Khoảng cách của hai thanh thép:
) ( 08 , 123 1
14
100 1700 1
100 1
n
b
Vậy chọn:
+ Chọn thép số 1: 15Ф12 AII có fa =1,131 (cm2) + Khoảng cách của hai thanh thép: a1= 120 (mm) + Chiều dài mỗi thanh: l = 2000 – 100 = 1900 (mm)
b Tính theo phương cạnh dài b = 1,8 (m):
- Sơ đồ tính:
B
Trang 14- Mơ men tương ứng với mặt ngàm II-II tại vị trí chân cột:
tt tb II
M 2
2 1
Với:
) ( 725 , 0
) / ( 24 ,
m B
m KN
P tt tb
2 0 , 725 288 , 24 151 , 51 ( )
2
KNm
M IIII
- Diện tích cốt thép số 2 chịu momen uốn M II-II là:
) ( 93 , 10 ) ( 1093 550
280 9 , 0
10 51 , 151 9
, 0
2 2
6 0
h R
M A
S
II II
Chọn Ф2=10 AII, 1 thanh cĩ fa = 0,785 (cm2)
- Số cây thép số 2 cần bố trí:
24 , 13 785 , 0
39 , 10
2
a
S
f
A
- Khoảng cách của hai thanh thép:
) ( 15 , 146 1
14
100 2000 1
100 2
n
l
Vậy chọn:
+ Chọn thép số 2: 15Ф10 AII cĩ fa = 0,785 (cm2) + Khoảng cách của hai thanh thép: a2= 140 (mm) + Chiều dài mỗi thanh: l = 1800 – 100 = 1700 (mm) + Lớp bảo vệ: a = 50 mm
c Thép cho cổ mĩng:
Ta cĩ: N0tt 980 (KN)
Theo kinh nghiệm ta chọn: N0tt 800 1000KN
ta chọn thép cột là 6Ф20 AII
Cốt đai chọn theo cấu tạo: Ф6 a200
d Bố trí cốt thép cho móng :
Trang 15MÓNG ĐƠN M1 TL:1/25
4
3
BT LÓT ĐÁ (4X6)CM VXM MÁC 50 DÀY 100 2 1
3
1
2
± 0.000
- 2.450
2
B
6þ20 4
þ6 a200
15þ10 a140
15þ12 a120
þ6 a150
13þ12 a140
6þ20
13þ10 a150
ĐÀ KIỀNG 400 x 300
ĐẤT ĐẮP TƯỚI NƯỚC
2000
50 450 50
100 1000
1000 100
400
1
2
3
Đất Đắp h=1.5m
Cát Pha h=4m
Cát Mịn Rất dày
300 300